Как рассчитать оптический бюджет sfp модуля

Обновлено: 07.07.2024

Оптический бюджет (энергетический потенциал)

В настоящее время во всем мире средства телекоммуникации переживают период широчайшего внедрения оптических систем в практику.

Оптическая система ( optical system ) — совокупность оптических элементов, созданная для определённого формирования пучков световых лучей.

Элементы оптических систем можно классифицировать следующим образом:

1. элементы, которые создают сигнал в линии;

2. элементы, которые вносят дополнительное затухание.

К первой категории относятся оптические трансиверы ( GBIC , SFP, SFP +, XENPAK , XFP, X 2 и др. ) и усилители сигнала. Важными параметрами трансиверов (приемопередатчиков) являются: выходная мощность передатчика ( transmitter output power ) и чувствительность приемника ( receiver sensitivity ), это паспортные величины.

Чувствительность приемника – величина, характеризующая минимальный уровень сигнала на его входе, который приемник еще может принимать.

Выходная мощность передатчика – величина, характеризующая уровень выходного сигнала передатчика.

Уровень сигнала, передаваемого передатчиком по оптической линии, затухает с расстоянием, поэтому, когда он достигает приемника, его уровень становится меньше (на величину затуханий в линии). Если этот уровень не меньше чувствительности приемника, то приемник сможет принять такой сигнал, иначе система работать не будет.

Разность этих показателей дает нам оптический бюджет ( optical budget ), обеспечиваемый трансивером: оптический бюджет (энергетический потенциал) – разность между оптической мощностью передатчика и чувствительностью приемника, выраженная в dB . Это паспортная информация, которую производитель (по идее) должен прикладывать ко всем приемопередатчикам (трансиверам). Если производитель этого не сделал, то ее можно легко посчитать.

Pout = 1 dBm – выходная мощность передатчика;

S = - 18 dBm – чувствительность приемника;

OB (optical budget) – ?

OB = Pout – S = (1-(-18))dBm = 19dBm

Оптический бюджет трансивера характеризует максимально-возможное затухание в линии, в которой он может использоваться. Т.е. показывает, что он может использоваться в линии с затуханием, которое не превышает величину бюджета.

Ко второй категории относятся остальные элементы (коннекторы, разветвители, аттенюаторы и др.), которые вносят в линию дополнительные потери. Стоит также не забывать о том, что затухание в оптическом кабеле зависит не только от его длины, но также и от несущей (длины волны):


Зависимость затухания от длины волны в одномодовом оптическом кабеле

чем больше длина волны, тем меньше затуханий в линию вносит оптический кабель.

При расчетах оптической системы необходимо учитывать следующие источники затухания:

затухание в оптическом кабеле:

  • в мультимодовом кабеле (850нм) – 2.7 dB /км;
  • в мультимодовом кабеле (1310нм) – 0.75 dB /км;
  • в одномодовом кабеле (1310-1450нм) – 0.35 dB /км;
  • в одномодовом кабеле (1470-1610нм) – 0.25 dB /км;

точки соединения:

  • коннекторы, MM – 0.5 dB;
  • коннекторы, SM – 0.3 dB;
  • на сварке – 0.1 dB .

Рассмотрим пример расчета затуханий в линии:

L =60км – длина одномодового оптического кабеля;

λ=1310нм – рабочая длина волны => коэффициент затухания для одномодового оптического кабеля 0.35 dB /км;

известно, что на линии есть 2 коннектора и 1 место сварки, которые вносят дополнительные затухания (0.3 dB и 0.1 dB соответственно);

Z (затухания в линии) – ?

Z = L *0.35+2*0.3+1*0.1 = (60*0.35+0.6+0.1) dB = (21+0,7) dB = 21.7 dB

Чтобы передать сигнал по линии с таким затуханием необходимо подобрать трансивер с оптическим бюджетом больше 21.7 dB .

Для обеспечения надежной работы оптической системы учитывают возможность увеличения оптических потерь при изменении внешних факторов и ухудшении характеристик компонентов ВОЛС и мощности лазера, связанных с их старением. Для компенсации данных потерь обычно выбирают оптический бюджет трансиверов с запасом на 3-6 dB .

Зачастую расчет потерь в линии не производят, а проводят реальные измерения с помощью рефлектометров. Рефлектометр передает оптический импульс по смонтированным оптическим линиям и измеряет отраженные световые частицы, отображая рассеянные и отраженные оптические сигналы как функцию длины. Сравнивая количество света, отраженного в разные моменты времени, определяются потери в линии и отражательная способность оптического кабеля. Полученные данные могут быть представлены графически в виде рефлектограмм.

Рефлектограмма — исчерпывающая информация о соединителях, сращиваниях и разрывах по всей длине оптической линии. Фактически это графическое изображение результатов измерения оптических потерь в линии:


Рефлектограмма импульсного рефлектометра

Вертикальная шкала определяет уровень потерь в dB , горизонтальная ось соответствует расстоянию от рефлектометра до тестируемого участка.

Знание оптического бюджета и затухания в линии позволяет произвести оценку работоспособности системы: если суммарное затухание линии больше оптического бюджета, то работать ничего не будет.

В этой статье мы поговорим о дальности работы модулей SFP. К мысли написать этот материал нас привело отношением многих заказчиков, которые понимают цифры на этикетке трансивера слишком буквально.

Что знает SFP модуль о длине оптической линии?

Ответ лаконичен: ничего. Никаких средств измерения расстояния внутри трансивера нет. Чисто теоретически, можно было бы узнать расстояние по мощности входящего сигнала. Предположив, что передатчик на другом конце идентичен, можно примерно вычислить расстояние. Но такой расчет будет далек от действительности, и от него не будет практической пользы.

Недорогой рефлектометр, он может измерить длину волокна

Для точного определения длины оптического волокна требуется оборудование, сильно превосходящее SFP трансивер по размерам и по стоимости.

Самый простой подобный прибор вы можете увидеть на фото справа. Такой измерительный инструмент покажет вам длину оптической линии и много всего еще.

Цены на подобные устройства начинаются от 3 000 американских долларов и закачиваются …… они вообще не закачиваются. Для сравнения, самый дешевый трансивер SFP стоит около 10 USD.

Вдобавок, внутри модулей SFP, SFP+ и XFP не очень много места и уместить туда еще и точную измерительную аппаратуру нет никакой возможности.

Возникает вопрос: “Из каких соображений производители модулей SFP ставят на этикетках своих изделий те или иные цифры?” и “Чем модуль 3км от 20-километрового?”

Действительно, откуда берется километраж на этикетках SFP?

Не стоит думать, что на заводах-производителях устроены огромные лаборатории или сидят многочисленные отделы инженеров, считающие эти расстояния. Вовсе нет. Конечно, инженеры и лаборатории на фабриках есть, но расчетами максимальных расстояний передачи данных они не занимаются.

Цифры берутся по принципу “так сложилось исторически”. Уже давно существует практика ассоциировать расстояния с определенным оптическим бюджетом. Традиционно, на оптических трансиверах WDM с бюджетом 7дБ ставят надпись 3км, на модулях с бюджетом 14дБ пишут 20км и так далее.

Кратко о том, что такое оптический бюджет

Внутри каждого модуля SFP находится лазер, который излучает свет определенной мощности. Свет проходит сквозь оптическое волокно и, конечно, теряет свою мощность.

На другой стороне линии находится приемник, и его возможности по детектированию сигнала ограничены, слишком слабый сигнал он определить просто не может.

Мощности передатчиков и чувствительности приемников

Оптический бюджет SFP трансивера – это разница между мощностью передатчика и той минимальной мощностью, на которой возможен прием сигнала.

Эта величина измеряется в децибелах. Часто ее указывают в описании трансивера или пишут на этикетке. Даже если она не указано явно, то ее можно легко вычислить самостоятельно. Возьмите спецификацию модуля и найдите значения в таблице, как это сделано на картинке слева.

В нашем случае, минимальная гарантированная мощность лазера равна -1 дБм. Чувствительность приемника имеет значение -22дБм. Отнимаем одно от другого и получим 21 дБ – это оптический бюджет этого SFP модуля.

Расстояния и оптические бюджеты для SFP 1G

Типичные значения дальности на этикетке трансивера и его оптического бюджета разные для скоростей 1G и 10G, поэтому мы будем разбирать два этих случая отдельно. Начнем с самых распространенных модулей SFP со скоростью работы 1 гигабит в секунду.

Самые распространенные значения расстояния передачи и бюджетов приведены в таблице ниже.

Таблица для модулей SFP 1G

Эти цифры не являются каким-либо стандартом, просто они чаще всего встречаются у производителей SFP. Если у приобретаемого вами модуля значение оптического бюджета будет чуть больше или меньше, то в этом нет ничего страшного.

Расстояния и оптические бюджеты для SFP+ и XFP 10G

В этом случае цифры немного отличаются в меньшую сторону. С этим связаны довольно частые случаи в практике операторов связи, когда в оптическую линию устанавливают трансивер 10G и связь не работает, хотя на скорости 1G все было просто замечательно.

Ниже в таблице приведены самые распространенные значения.

Таблица для модулей SFP+ и XFP 10G

Не стоит забывать, что на разных расстояниях передача осуществляется на различных длинах волн. На небольших дистанциях предпочтение отдается свету с длиной волны 1310 нанометров, а “дальнобойные” трансиверы используют 1550 нм. Поэтому, строгой линейной зависимости в обоих случаях не наблюдается.

Как понять, заработает ли на вашей линии нужный модуль SFP

Самый верный способ – это измерить свою линию специальным прибором. Вы получите значение затухания в оптическом волокне. Если оно меньше, чем оптический бюджет трансивера, то можете смело его устанавливать.

Если прибора нет в наличии (гораздо более частая ситуация в российских условиях работы операторов связи), то задача усложняется.

Устройства в функцией DDM

Есть интересный способ замерить затухание, хотя он не очень точный. Можно подключить к линии с двух сторон коммутаторы с модулями, которые поддерживают функцию DDM.

По данным DDM вы узнаете о том, какова мощность передатчика с одной стороны и какой сигнал на приемнике с другой. Вычитаете одно от другого и получите фактическое затихание линии.

К примеру, DDM на трансивере с передатчиком показывает -1 дБм, а на приемнике сигнал -11 дБм. В результате фактическое затухание линии равно 10 дБ. Очень простой и дешевый способ, но, к сожалению, не очень точный. Им пользуются по принципу: “Лучше так, чем никак”.

Затухание можно посчитать самостоятельно, хотя такой метод расчета будет очень “грубым”. Каждый километр оптического волокна имеет затухание около 0,25 дБ для света 1310 ни и около 0,2 дБ для света 1550 нм. Умножайте это значение на длину вашей трассы.

Монтаж ВОЛС - нелегкий труд

На концах линии находятся оптические кроссы и шнуры, и можно смело прибавлять еще 2 дБ. На протяжении трассы волокно имеет сварки, которые добавляют дополнительные потери сигнала.

Лучше для каждого сварного соединения добавлять 0,3 дБ и рассчитывать, что сварка встречается каждые 2 километра. Оптический кабель всегда стараются прокладывать как можно более длинными кусками, чтобы сварок было меньше, даже если это физически тяжело.

Для примера, линия длиной 20 километров будет иметь расчетное затухание = 20*0,25 + 2 + 10*0,3 = 10 Дб. А трансивер 1G на дальность 20км имеет оптический бюджет 14 дБ. Такая линия для него вполне “по зубам”.

Оптический бюджет (энергетический потенциал)

В настоящее время во всем мире средства телекоммуникации переживают период широчайшего внедрения оптических систем в практику.

Оптическая система (optical system) — совокупность оптических элементов, созданная для определённого формирования пучков световых лучей.

Элементы оптических систем можно классифицировать следующим образом:

1. элементы, которые создают сигнал в линии;

2. элементы, которые вносят дополнительное затухание.

К первой категории относятся оптические трансиверы (GBIC, SFP, SFP+, XENPAK, XFP, X2 и др.) и усилители сигнала. Важными параметрами трансиверов (приемопередатчиков) являются: выходная мощность передатчика (transmitter output power) и чувствительность приемника (receiver sensitivity), это паспортные величины.

Чувствительность приемника – величина, характеризующая минимальный уровень сигнала на его входе, который приемник еще может принимать.

Выходная мощность передатчика – величина, характеризующая уровень выходного сигнала передатчика.

Уровень сигнала, передаваемого передатчиком по оптической линии, затухает с расстоянием, поэтому, когда он достигает приемника, его уровень становится меньше (на величину затуханий в линии). Если этот уровень не меньше чувствительности приемника, то приемник сможет принять такой сигнал, иначе система работать не будет.

Разность этих показателей дает нам оптический бюджет (optical budget), обеспечиваемый трансивером: оптический бюджет (энергетический потенциал) – разность между оптической мощностью передатчика и чувствительностью приемника, выраженная в dB. Это паспортная информация, которую производитель (по идее) должен прикладывать ко всем приемопередатчикам (трансиверам). Если производитель этого не сделал, то ее можно легко посчитать.

Pout = 1dBm – выходная мощность передатчика;

S = -18dBm – чувствительность приемника;

OB (optical budget) – ?

OB = Pout – S = (1-(-18))dBm = 19dBm

Оптический бюджет трансивера характеризует максимально-возможное затухание в линии, в которой он может использоваться. Т.е. показывает, что он может использоваться в линии с затуханием, которое не превышает величину бюджета.

Ко второй категории относятся остальные элементы (коннекторы, разветвители, аттенюаторы и др.), которые вносят в линию дополнительные потери. Стоит также не забывать о том, что затухание в оптическом кабеле зависит не только от его длины, но также и от несущей (длины волны):

Зависимость затухания от длины волны в одномодовом оптическом кабеле

чем больше длина волны, тем меньше затуханий в линию вносит оптический кабель.

При расчетах оптической системы необходимо учитывать следующие источники затухания:

затухание в оптическом кабеле:

  • в мультимодовом кабеле (850нм) – 2.7 dB/км;
  • в мультимодовом кабеле (1310нм) – 0.75 dB/км;
  • в одномодовом кабеле (1310-1450нм) – 0.35 dB/км;
  • в одномодовом кабеле (1470-1610нм) – 0.25 dB/км;

точки соединения:

  • коннекторы, MM – 0.5dB;
  • коннекторы, SM – 0.3dB;
  • на сварке – 0.1dB.

Рассмотрим пример расчета затуханий в линии:

L=60км – длина одномодового оптического кабеля;

λ=1310нм – рабочая длина волны => коэффициент затухания для одномодового оптического кабеля 0.35dB/км;

известно, что на линии есть 2 коннектора и 1 место сварки, которые вносят дополнительные затухания (0.3dB и 0.1dB соответственно);

Z (затухания в линии) – ?

Z=L*0.35+2*0.3+1*0.1 = (60*0.35+0.6+0.1)dB = (21+0,7)dB = 21.7dB

Чтобы передать сигнал по линии с таким затуханием необходимо подобрать трансивер с оптическим бюджетом больше 21.7dB.

Для обеспечения надежной работы оптической системы учитывают возможность увеличения оптических потерь при изменении внешних факторов и ухудшении характеристик компонентов ВОЛС и мощности лазера, связанных с их старением. Для компенсации данных потерь обычно выбирают оптический бюджет трансиверов с запасом на 3-6dB.

Зачастую расчет потерь в линии не производят, а проводят реальные измерения с помощью рефлектометров. Рефлектометр передает оптический импульс по смонтированным оптическим линиям и измеряет отраженные световые частицы, отображая рассеянные и отраженные оптические сигналы как функцию длины. Сравнивая количество света, отраженного в разные моменты времени, определяются потери в линии и отражательная способность оптического кабеля. Полученные данные могут быть представлены графически в виде рефлектограмм.

Рефлектограмма — исчерпывающая информация о соединителях, сращиваниях и разрывах по всей длине оптической линии. Фактически это графическое изображение результатов измерения оптических потерь в линии:


Рефлектограмма импульсного рефлектометра

Вертикальная шкала определяет уровень потерь в dB, горизонтальная ось соответствует расстоянию от рефлектометра до тестируемого участка.

Знание оптического бюджета и затухания в линии позволяет произвести оценку работоспособности системы: если суммарное затухание линии больше оптического бюджета, то работать ничего не будет.



Выражение «оптический бюджет» вызывает глубокую печаль у технических переводчиков – они говорят, что английское «optical budget» правильнее переводить как «энергетический потенциал линии» или, как минимум, как «оптический баланс». Скорее всего, они правы: калька никогда не была лучшим способом перевода. Однако в этом случае им, по-видимому, придется смириться: «оптический бюджет» настолько глубоко вошел в повседневную жизнь людей телекома, что никаким балансом его уже не заменишь…
Но что же такое этот оптический бюджет и чем его едят?

Сводим концы с концами

Любое колебание, распространяясь в реальной физической среде, обладающей сопротивлением, постепенно сходит на нет. По достижении определенной границы наш сигнал растворяется в море шумов, и никакой самый чувствительный приемник его уже не раскодирует – эта граница определяет дальнобойность данного вида связи. Некоторые теоретические, идеальные показатели дальнобойности приводятся в описании стандартов, но надо понимать, что в большинстве случаев это не более чем «сферический конь в вакууме», которого можно с осторожностью считать с трудом достижимым максимумом.
Чтобы расчет распространения сигнала был хотя бы примерно сообразен действительности, он должен учитывать реальные характеристики передатчика, приемника и всего того, что находится между ними. Для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) такое уравнение называется оптическим бюджетом. Давайте посмотрим, как оно составляется.



Схема расчета оптического бюджета

Источник сигнала характеризуется своей мощностью, которая варьируется в некоторых пределах; возьмем максимальное ее значение. На пути распространения оптической волны она будет ослабляться в точках стыка кабелей (разъемы, оптокроссы, сварка) и постепенно по всей длине кабеля. В конечной точке светимость потока должна быть не меньше предельного порога чувствительности приемника – иначе сеть не заработает. Бюджет должен сходиться в обе стороны, если трафик имеет дуплексный характер. Все параметры, относящиеся к линии, можно считать константами для определенного типа оптического излучения – вот они.

Параметр Многомод, 850 нм Одномод, 1310 нм
Затухание в линии 3 дБ/км 0,4 дБ/км
Затухание в разъеме 0,5 дБ 0,2 дБ
Затухание в сварном шве 0,1 дБ 0,1 дБ

Примеры расчетов

Рассмотрим бюджет конкретной оптической линии. Считаем, что одномодовая линия связи между сервером с сетевой картой Intel и коммутатором Cisco Catalyst имеет длину 10 км, на ней располагается 2 оптических кросса. Давайте условимся, что здесь и далее мы будем говорить о 10-гигабитном Ethernet – с точки зрения оптики скорость данных значения не имеет, но разнятся параметры сетевых интерфейсов:

Светимость, дБм Чувствительность, дБм
Min Max Min Max
Intel Ethernet Server Adapter -8,2 0,5 -12,6 0,5
Cisco X2 LR -8,2 0,5 -14,4 0,5

Из пары граничных значений нам понадобится только одно, второе приведено для полноты картины. Заметим, что параметры оптических модулей очень похожи, однако так бывает не всегда. Еще одно замечание: дабы не обнимать необъятное, мы упустим здесь оптические тонкости, связанные с характеристиками интерфейсов и их измерениями и ограничимся итоговыми цифрами – этого нам вполне достаточно. Данные характеристики для конкретного интерфейса можно найти в описании продукта на сайте производителя.
Итак, проведем расчет (в обе стороны он будет одинаковым):


Как видим, бюджет сходится с большим запасом – это вообще типично для одномодовых линий, как, впрочем, и для многомодовых, если использовать их в штатном режиме. Рассмотрим ту же задачу с оптикой SR и длиной линии 300 метров:

Светимость, дБм Чувствительность, дБм
Min Max Min Max
Intel Ethernet Server Adapter -5,0 -1,0 -11,1 -1,0
Cisco X2 SR -7,3 -1,2 -9,9 -1,0

Оптический бюджет от Intel к Cisco и наоборот:

-1,0 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,3*3 = -4,9
-1,2 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,3*3 = -5,1

Запас чуть поменьше (с учетом меньшей чувствительности), но все равно достаточный. Спрашивается, зачем же тогда считать бюджет, если и так всегда все сходится? Ответ таков: далеко не все оптические линии работают в комфортном для себя режиме. Основное предназначение бюджета – прийти на помощь, когда что-то идет не так. Скажем, есть линия, которая ведет себя не так, как ей положено. В чем проблема – в неисправностях оборудования или она в принципе не может работать стабильно в данной конфигурации? Вот здесь-то и могут выручить наши цифирьки.
Итак, сделаем вывод: в случае, когда линия сделана «по уму», с соблюдением стандартов и согласно здравого смысла, оптический бюджет считать не обязательно, заниматься этим можно только при возникновении проблем. Однако есть случаи, когда расчет просто необходим – к ним и перейдем.

Особые случаи


Представим себе обратную ситуацию: вам нужно подключить оборудование по оптической линии очень малой длины, буквально «зад в зад». Можно ли считать такой режим комфортным для сетевых интерфейсов? Отнюдь. Перегрузка (засвет) может привести к появлению ошибок на порту, а то и вообще физическому выходу его из строя. Для того, чтобы привести порт в чувство, нужно уменьшить световой поток – поставить аттенюатор. Аттенюаторы бывают с фиксированным или переменным затуханием; как подставить его в уравнение выше – думаю, все уже догадались.

Оптический аттенюатор

Известно, что при подборе аттенюаторов часто пользуются «методом тыка», но, право слово, не стоит заниматься гаданием, когда за несколько минут можно путем расчета получить оптимальные для данного конкретного случая показатели.

Вот случай еще сложнее. Иногда на оптические линии ставятся пассивные ответвители – сплиттера. Сплиттер – это полупрозрачная стеклянная призма, которая часть света пропускает через себя, а часть отражает в другую сторону. Таким образом буквально «забесплатно», безо всяких активных устройств, получается две копии одного сигнала. Основная часть света остается в линии, а вторая копия подается на анализатор трафика, детектор аномалий, устройство корпоративной безопасности и т.д.



Оптический сплиттер

Особенность ситуации состоит в том, что в случае сплиттеров бюджет необходимо считать для двух линий – основной и ответвляемой. Кроме того, сплиттер вносит значительное затухание в линии, это тоже здорово осложняет жизнь. Давайте добавим к нашим оптокроссам еще и сплиттер и посмотрим, что получится.


Посчитаем бюджет для сплиттера 70/30. Для одномодовой линии вносимое им затухание таково: 2 дБ в основную линию и 6,1 в ответвляемую. К предыдущим уравнениям нужно лишь добавить это затухание (а точнее – отнять).

Основная: 0,5 – 0,2 – 0,2 – 0,2 – 0,2 – 0,2 – 0,2 – 10*0,4 – 2 = -6,7
Ответвляемая: 0,5 – 0,2 – 0,2 – 0,2 – 0,2 – 0,2 – 0,2 – 10*0,4 – 6,1 = -10,8

Ответвляемая линия работает на пределе своей чувствительности, лучше изменить тип сплиттера на 60/40 – это даст нам лишний децибел на опасном участке.
Теперь многомод (затухание 2,4/6,3 дБ), посчитаем для простоты одно направление:

Основная: -1,0 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,3*3 – 2,4 = -7,3
Ответвляемая: -1,0 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,5 – 0,3*3 – 6,3 = -11,2

Как видим, ответвляемая линия вышла из бюджета, и даже замена сплиттера на 60/40 не решит проблему. В целом можно сказать, что установка сплиттеров на многомодовые линии представяет собой серьезную проблему и лучше без сильной необходимости этого не делать.

Завершить тему хотелось бы следующими словами. Наверное, умение рассчитывать оптический бюджет линий не относится к первостепенно необходимым навыкам сетевого администратора. Однако если в вашем ведении находятся оптические сети или вы предполагаете попробовать себя на этом поприще, советуем хотя бы поиметь представление об этом предмете, чтобы в дальнейшем знать, куда смотреть и что делать.

Если к теме будет хабраинтерес, в следующий раз поговорим о практических способах контроля оптических линий, типовых оптических проблемах и влиянии кривизны рук на траекторию светового луча.

Проводятся технические работы по обновлению компонентов блога. Возможно некорректное отображение некоторых элементов. Приносим свои извинения за временные неудобства. Мы стараемся сделать блог лучше =)

Переходи скоре.

пятница, апреля 29, 2016

Что же такое оптический бюджет и с чем его едят?

В жизни сетевика бывают разные интересные случаи. Бывает так, что проверенные годами оптические модули и медиаконвертеры не хотят работать. Вроде и расстояние некритичное и оборудование исправное, но линк не поднимается и с этим надо что-то делать. Давайте разбираться, как нам выяснить работоспособность модуля или медиаконвертера на нашей оптической линии. Тут нам не обойтись без оптических измерений.

Для измерений я использую тестер EXFO FOT-600, который измеряет оптические потери в волоконно-оптических линиях связи. К тестеру прилагается очень простая инструкция, по которой можно произвести замеры общего затухания нашей линии. Затухание линии измеряется в дБ (децибел).

После того, как мы произвели измерения затухания линии с помощью тестера, нам необходимо узнать на каком же затухании заработает наш модуль или медиаконвертер.


Давайте сделаем небольшое отступление и поговорим о таких вещах как децибел-милливатт, чувствительность приемника и выходная мощность передатчика. Для удобства расчетов умные люди ввели специальную единицу измерения, называемую дБм (децибел-милливатт). Децибел-милливатт достаточно простая единица измерения, она показывает, во сколько раз измеряемая мощность больше или меньше 1 милливатта.
Чувствительность приемника это величина, которая характеризует минимальный уровень сигнала на его входе, который приемник еще в состоянии принять.


Выходная мощность передатчика это величина, которая характеризует уровень выходного сигнала передатчика.
Передатчик излучает сигнал в оптическую линию. По мере прохождения по линии, сигнал затухает и его уровень становится меньше. Когда сигнал достигает приемника, его уровень меньше выходной мощности на величину затуханий в линии, которые мы, в свою очередь, измерили с помощью тестера. И если уровень сигнала, который достиг приемника меньше его чувствительности, то приемник не сможет его детектировать и принять. То есть линк не поднимется и нам будет невесело.


Развернем связь между параметрами приемопередатчиков в уравнение, которое называют оптическим бюджетов. Оптический бюджет (энергетический потенциал, optical budget) OB разность между оптической мощностью передатчика и чувствительностью приемника, которая измеряется в дБ. Если общее затухание линии меньше оптического бюджета нашего модуля, то такая система должна работать. Оптический бюджет, как правило, паспортная характеристика, которую производители прикладывают ко всем приемопередатчикам (трансиверам). Но скажу Вам по секрету, не все вендоры это делают.


Перейдем к практическому примеру. У нас есть медиаконвертер AT-MC103XL. Мы измерили с помощью тестера затухание линии, и оно равно 14 дБ. Смотрим в паспорт нашего медиаконвертера. Там указано, что оптический бюджет равен 16 дБ. Отсюда нам ясно, медиаконвертер заработает на такой линии, так как 14дБ<16дБ.
Паспортные данные медиаконвертера AT-MC103XL
Паспортные данные медиаконвертера AT-MC103XL

Теперь рассмотрим случай, когда производитель не указал значение оптического бюджета. Это не страшно и мы можем его рассчитать. У нас есть самый популярный SFP-модуль Cisco GLC-LH-SM (GLS-LH-SMD). Смотрим в паспорт нашего модуля. Там указаны уже известные нам характеристики мощность передатчика (-3 дБм) и чувствительность приемника (-20 дБм).

Читайте также: